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표제지
요지
목차
제1장 서론 11
1.1. 연구배경 및 목적 11
1.2. 연구 동향 12
1.3. 연구내용 및 방법 13
제2장 지반이완하중 산정방법 분석 14
2.1. 지반이완하중 14
2.1.1. Bierbäumer 이론식 15
2.1.2. Terzaghi 이론식 17
2.1.3. Terzaghi의 암반하중분류표 19
2.1.4. RMR 암반분류에 의한 방법 21
2.1.5. Q-system에 의한 방법 22
2.1.6. 지반-라이닝 상호작용(GLI) 모델 관계식 23
2.1.7. 지반이완하중 산정방법 비교 26
2.2. 지반이완하중 산정방법 비교 및 분석 27
2.2.1. 토피고를 고려하지 않는 경우 27
2.2.2. 토피고를 고려하는 경우 29
제3장 역해석을 이용한 지반이완하중 산정방법 제안 36
3.1. 역해석 개요 및 방법 36
(1) 역해석 개요 36
(2) 역해석 방법 선정 37
(3) 매개변수 결정 40
(4) 목적함수 결정 40
(5) 목적함수 산정 40
3.2. 역해석을 이용한 지반이완하중산정 수행 흐름도 42
제4장 현장 계측자료 분석 43
4.1. 계측의 정의 및 필요성 43
4.2. ○○ 터널 계측자료 분석 44
4.2.1. 현장 지형 및 지질특성 44
4.2.2. 터널단면 및 표준지보패턴 45
4.2.3. 계측결과 분석 46
4.3. △△ 터널 계측자료 분석 48
4.3.1. 현장 지형 및 지질특성 48
4.3.2. 터널단면 및 표준지보패턴 49
4.3.3. 계측결과 분석 50
제5장 역해석을 이용한 콘크리트라이닝 지반이완하중 산정 51
5.1. ○○터널 지반이완하중 산정 51
5.1.1. 수치해석개요 51
5.1.2. 수치해석에 적용된 물성치 53
5.1.3. Terzaghi의 암반하중분류표에 의한 지반이완하중 산정 53
5.1.4. 지반반력계수 산정 55
5.1.5. 계측분석을 통한 Type A와 E-Type B의 천단변위 56
5.1.6. 계측결과를 이용한 지반이완하중고 산정 57
5.2. △△ 터널 지반이완하중 산정 60
5.2.1. 수치해석개요 60
5.2.2. 수치해석에 적용된 물성치 61
5.2.3. Terzaghi의 암반하중분류표에 의한 지반이완하중 산정 61
5.2.4. 지반반력계수 산정 62
5.2.5. 계측분석을 통한 Type C의 천단변위 62
5.2.6. 계측결과를 이용한 지반이완하중고 산정 63
5.3. 기존산정방법과의 지반이완하중고 비교분석 65
제6장 결론 및 제언 68
참고문헌 70
ABSTRACT 72
표 2.1. 수정된 Terzaghi의 암반하중 분류표 20
표 2.2. Q 값의 전환 23
표 2.3. 지반이완하중 산정방법 비교 26
표 2.4. ○○터널 Type A의 지반특성치 27
표 3.1. 직접법과 역산법 비교 38
표 3.2. 지반공학적 방법과 구조 해석적 방법 비교 39
표 4.1. Type A와 E-Type B의 표준 지보패턴 45
표 4.2. Type C의 표준 지보패턴 49
표 5.1. 수치해석에 적용된 지반의 대표 물성치 53
표 5.2. 수치해석에 적용된 합성부재의 물성치 53
표 5.3. Terzaghi의 암반하중분류표에 의한 지반이완하중산정 54
표 5.4. 지반반력계수 산정결과 55
표 5.5. Terzaghi의 암반하중분류표에 의한 예측 천단변위 56
표 5.6. 계측분석을 통한 천단변위 56
표 5.7. Type A와 E-Type B의 역해석을 통한 지반이완하중고 산정 58
표 5.8. 수치해석에 적용된 지반의 대표 물성치 61
표 5.9. 수치해석에 적용된 합성부재의 물성치 61
표 5.10. Terzaghi의 암반하중분류표에 의한 지반이완하중산정 62
표 5.11. 지반반력계수 산정결과 62
표 5.12. Terzaghi의 암반하중분류표에 의한 예측 천단변위 63
표 5.13. 계측분석을 통한 천단변위 63
표 5.14. 역해석을 통한 Type C의 지반이완하중고 산정 64
그림 2.1. 토피 및 지반조건에 따른 터널파괴 형태 모식도(F.Pacher) 14
그림 2.2. Bierbäumer 터널토압의 가정사항 16
그림 2.3. 지반이완하중이론의 가정 17
그림 2.4. Terzaghi에 의한 토압가정 개념도 19
그림 2.5. RMR과 터널폭에 따른 암반하중의 변화 22
그림 2.6. GLI 모델의 수치해석 시공단계 23
그림 2.7. 굴착과 동시에 지보재 설치를 가정한 지보반응곡선 24
그림 2.8. Unal(1983)과 Venkateswarlu(1986)의 RMR에 따른 지반이완하중의 변화 28
그림 2.9. Terzaghi의 암반하중분류표을 이용한 지반이완하중 비교 29
그림 2.10. Bierbäumer 이론식의 지반이완하중과 토피고와의 상관관계 30
그림 2.11. Bierbäumer 이론식의 지반이완하중과 내부마찰각과의 상관관계 30
그림 2.12. Terzaghi 이론식의 지반이완하중과 토피고와의 상관관계 31
그림 2.13. Terzaghi 이론식의 지반이완하중과 내부마찰각과의 상관관계 31
그림 2.14. Terzaghi 이론식의 지반이완하중과 점착력과의 상관관계 32
그림 2.15. Terzaghi 이론식의 지반이완하중과 측압(K)와의 상관관계 32
그림 2.16. GLI 모델 관계식의 지반이완하중과 토피고와의 상관관계 33
그림 2.17. GLI 모델 관계식의 지반이완하중과 내부마찰각과의 상관관계 34
그림 2.18. GLI 모델 관계식의지반 이완하중과 변형계수와의 상관관계 34
그림 2.19. 토피고 조건에 따른 제안식 비교 35
그림 3.1. 역해석방법 선정과정 37
그림 3.2. 터널굴진에 따른 변위 개념도 41
그림 3.3. 역해석 수행 흐름도 42
그림 4.1. Type A의 계측현황 46
그림 4.2. E-Type B의 계측현황 47
그림 4.3. Type C의 계측현황 50
그림 5.1. Type A 단면 및 해석 모델링 52
그림 5.2. E-Type B 단면 및 해석 모델링 52
그림 5.3. K0＝1.0의 조건으로 가정한 하중 형상(이미지참조) 54
그림 5.4. Type A의 역해석에 의한 지반이완하중고와 천단변위와의 상관관계 57
그림 5.5. E-Type B의 역해석에 의한 지반이완하중고와 천단변위와의 상관관계 58
그림 5.6. Type A와 E-Type B의 지반이완하중고 비교 59
그림 5.7. Type C 단면 및 해석 모델링 60
그림 5.8. Type C의 역해석에 의한 지반이완하중고와 천단변위와의 상관관계 64
그림 5.9. Type C의 지반이완하중고 비교 65
그림 5.10. Type A와 E-Type B의 지반이완하중 산정방법별 지반이완하중고 비교 66
그림 5.11. Type C의 지반이완하중 산정방법별 지반이완하중고 비교 67
초록보기 더보기
터널 콘크리트라이닝 설계 시 적용되는 지반이완하중은 합리적인 설계기준이 없는 상태이고, 경험적인 설계로서 과다한 하중적용으로 국외에 비하여 콘크리트라이닝의 지나친 보강이 이루어지고 있는 것이 현실이다. 또한, 기존의 지반이완하중 산정방법은 방법에 따라 적용기준이 모호하고 수치해석에 의한 지반이완하중산정 방법은 복잡하며 설계자에 따라 하중산정에 차이를 보이므로 명확한 지반이완하중산정방법의 제시가 필요하다.
따라서 본 연구에서는 기존 지반이완하중산정방법의 특징과 문제점을 비교 분석하였으며, 역해석을 위하여 합성부재(강지보재+숏크리트)를 빔-스프링으로 모델링한 후 매개변수로 일반적으로 사용되는 Terzaghi의 암반하중분류표(1982)로 하중을 산정하였다. 목표함수를 계측변위로 선정하고 구조 계산을 통하여 시행착오법을 적용한 직접법을 이용하여 지반이완하중고와 천단변위의 선형회귀식을 도출하였다. 선형회귀식에 의해 산정한 지반이완하중은 일차지보재의 열화 및 계측의 불확실성을 고려하여 안전율(1.5)을 적용하여 산정하였다.
또한, 2개 현장의 지반조건과 계측자료를 통하여 기존 지반이완하중산정법들과 역해석을 이용한 지반이완하중을 지반이완하중고로 역산하고 비교 분석하였다. 기존 산정방법들의 현장 지반조건 적용시 예측되는 지반이완하중의 크기가 방법별로 다르므로 어떤 방법의 하중이 참값인지 판단할 수 없었다. 그러나 역해석을 통한 지반이완하중산정은 터널현장의 계측변위만 있다면 간단한 구조해석을 통하여 산정할 수 있으며 기존산정방법보다 실제 현장조건을 가장 잘 반영한 지반이완하중일 것으로 판단된다.
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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